JPH09148852A - 送信出力可変装置 - Google Patents

送信出力可変装置

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JPH09148852A
JPH09148852A JP7306153A JP30615395A JPH09148852A JP H09148852 A JPH09148852 A JP H09148852A JP 7306153 A JP7306153 A JP 7306153A JP 30615395 A JP30615395 A JP 30615395A JP H09148852 A JPH09148852 A JP H09148852A
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Japan
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transmission output
power amplifier
variable
amplifier
changeover switch
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JP7306153A
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Yukichi Aihara
原 佑 吉 相
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0088Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using discontinuously variable devices, e.g. switch-operated
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/72Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
    • H03F2203/7239Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal the gated amplifier being switched on or off by putting into parallel or not, by choosing between amplifiers and shunting lines by one or more switch(es)
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02Transmitters
    • H04B1/04Circuits
    • H04B2001/0408Circuits with power amplifiers
    • H04B2001/0416Circuits with power amplifiers having gain or transmission power control

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  • Transmitters (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲な送信出力制御において、消費電力の
大幅な節減と増幅器利得可変幅の縮小を図る。 【解決手段】 高周波信号発振器11と変調器12と可
変利得増幅器13と電力増幅器15とアンテナ共用器1
8とアンテナ19を備えた携帯電話の移動機において、
電力増幅器15の前後に高周波分岐スイッチ14、16
を設け、小出力送信時には電力増幅器15の電源をオフ
にし、高周波分岐スイッチ14、16を切り替えて電力
増幅器15への入力をそのまま出力側へバイパスし、広
ダイナミックな送信出力制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信出力を広いダ
イナミックレンジに渡って可変する送信出力可変装置、
特に消費電力を問題とする携帯電話の移動機等における
送信出力可変装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話の周波数利用効率の更な
る向上を図るために、スペクトラム拡散方式を用いたC
DMA(符号化分割多重接続)方式による移動通信が実
用化されようとしている。この方式では、いわゆる遠近
問題の解決のため、送信出力を70数dB以上も精度よ
く高速に可変することが要求されており、また平均的な
出力レベルが従来のアナログ携帯電話よりもかなり小さ
くて済むと報告されている。一方、ディジタル変調方式
であるため、線形増幅が要求され、A級電力増幅器の線
形性のすぐれた動作点に限定して使用している。
【0003】図8は従来の送信出力可変装置の一例を示
している。IF信号発振器1から出力されたIF信号
は、IF信号変調器2で変調され、IF帯可変利得増幅
器3で送信出力の可変制御が行われた後、その出力がア
ップコンバータミキサ4によりローカル発振器5からの
周波数と混合され、さらにRF増幅器6により増幅され
た後、電力増幅器7により電力増幅され、アンテナ共用
器8を通ってアンテナ9から送信される。このように、
従来の送信出力可変装置における送信出力の可変制御
は、IF段において全可変範囲をカバーしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の送信出力可変装置では、上述したように電力増幅器
はA級またはAB級動作であるため、アナログ式よりも
送信出力を大幅に減らすことができても、消費電流を減
らすことができず、極めて電力変換効率の悪い状態で動
作していることになる。また、カバーすべきダイナミッ
クレンジは、80dB以上も必要となり、可変利得増幅
器に対し、その制御特性の線形性、温度依存性、歪特
性、雑音特性、消費電流特性等において解決すべき困難
な問題を抱える。
【0005】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、送信機がディジタルモードで動作してい
る時に、制御特性の改善と消費電力の大幅な節減を図る
ことのできる優れた送信出力可変装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電力増幅器の前後に高周波切換スイッチ
を設け、送信出力を予め定めたしきい値よりも低下させ
る時は、高周波切換スイッチにより電力増幅器をバイパ
スさせるとともに、電力増幅器の電源をオフにするよう
にしたものである。これにより、電力増幅器を通さない
ことによる制御特性の改善、雑音、歪特性の改善と、送
信系の消費電力の8割乃至9割を占めていた電力増幅器
による電力消費を大幅に節減することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、送信出力を可変制御するとともに電力増幅器により
増幅してアンテナから送出する送信出力可変装置におい
て、電力増幅器の前後に設けられた高周波切換スイッチ
と、送信出力を予め定めたしきい値よりも低下させる時
は、高周波切換スイッチにより電力増幅器をバイパスさ
せるバイパス線路とを備えた送信出力可変装置であり、
送信出力が予め定めたしきい値よりも低下する時は、高
周波切換スイッチにより電力増幅器をバイパスさせるの
で、送信出力を電力増幅器を通さないことにより、ディ
ジタル変調歪の劣化とC/Nの劣化を防止することがで
きる。
【0008】本発明の請求項2に記載の発明は、電力増
幅器をバイパスする時は、電力増幅器の電源をオフにす
ることを特徴とするものであり、送信系の消費電力の8
割乃至9割を占めていた電力増幅器による消費を大幅に
減らすことができる。
【0009】本発明の請求項3に記載の発明は、バイパ
ス線路に切り換えるしきい値となる送信出力のレベル
を、電力増幅器が動作している時は非動作時よりも低い
レベルとして出力制御特性にヒステリシスを持たせたこ
とを特徴とするものであり、しきい値近辺での頻繁な切
り換えを避けるとともに、チャタリングの発生を防止す
ることができる。
【0010】本発明の請求項4に記載の発明は、バイパ
ス線路に非可逆素子のアイソレータを備えたことを特徴
とするものであり、高周波切換スイッチのアイソレーシ
ョンが十分でない場合のループ発振を防止することがで
きる。
【0011】本発明の請求項5に記載の発明は、バイパ
ス線路に抵抗減衰器を備えたことを特徴とするものであ
り、高周波切換スイッチのアイソレーションが十分でな
い場合のループ発振を防止することができる。
【0012】本発明の請求項6に記載の発明は、バイパ
ス線路にはアイソレータを備え、このアイソレータの出
力側をサーキュレータに接続する一方、電力増幅器の出
力は、後段の高周波切換スイッチを介してサーキュレー
タに接続され、高周波切換スイッチは、サーキュレータ
端子を電力増幅器側かまたは接地側へ選択的に切り換え
るように接続したことを特徴とするものであり、アンテ
ナの不整合による反射波はサーキュレータを介して常に
アイソレータの出力側に到達し電力増幅器にもどらない
ため、負荷変動に強い回路構成とすることができる。
【0013】本発明の請求項7に記載の発明は、電力増
幅器前段の高周波切換スイッチの前に、高周波信号発振
器と変調器と可変利得増幅器とを縦続接続した回路を備
えたことを特徴とするものであり、制御特性の改善と消
費電力の大幅な節減が可能な送信出力可変装置を実現す
ることができる。
【0014】本発明の請求項8に記載の発明は、電力増
幅器前段の高周波切換スイッチの前に、IF信号発振器
とIF信号変調器とIF帯可変利得増幅器とアップコン
バータミキサとRF増幅器とを縦続接続した回路を備え
たことを特徴とするものであり、制御特性の改善と消費
電力の大幅な節減が可能な送信出力可変装置を実現する
ことができる。
【0015】本発明の請求項9に記載の発明は、電力増
幅器前段の高周波切換スイッチの前に、IF信号発振器
とIF信号変調器とIF帯可変利得増幅器とアップコン
バータミキサとRF帯可変利得増幅器とを縦続接続した
回路を備えたことを特徴とするものであり、制御特性の
改善と消費電力の大幅な節減が可能な送信出力可変装置
を実現することができる。
【0016】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
における送信出力可変装置の概略構成を示すものであ
り、携帯電話における移動機に設けられたものである。
図1において、11は送信すべき信号を発生する高周波
信号発振器、12は送信信号を無線通信に適した信号に
変調する変調器、13は送信出力を可変制御する可変利
得増幅器、14は送信出力を予め定めたしきい値を基準
にバイパスさせるか否かを切り換える前段の高周波切換
スイッチ、15は送信出力を増幅する電力増幅器、16
は前段の高周波切換スイッチ14と連動する後段の高周
波切換スイッチ、17は前後の高周波切換スイッチ1
4、16に接続されたバイパス線路、18は送信出力と
受信入力を切換するアンテナ共用器、19はアンテナで
ある。また、これらの各機能部は図示されないCPU制
御部により制御される。
【0017】次に上記実施の形態における動作について
説明する。図2は可変利得増幅器13の制御電圧Vcに
対する送信出力Pout の関係を示している。いま、この
移動機が出力可能な最大出力をPmax とし、最初の出力
値(オープンループ制御という。)がPmax 〜Pmax −
35[dBm]のときは、高周波切換スイッチ14、1
6は電力増幅器15側に接続され、電力増幅器15は動
作オン状態になる。基地局からの指示により(クローズ
ドループ制御という。)、移動機において送信出力を下
げる制御が行われ、送信出力Pout がPmax −35[d
Bm]以下になると、高周波切換スイッチ14、16が
バイパス線路17側に接続されるとともに、電力増幅器
15の電源がオフになる。この時、制御電圧Vcは、
からを経由してからに飛び、からに向かって出
力を下げて行く。からへの動きは、Vc2 からVc
3 へ一旦上昇してから下降することになる。
【0018】次に、Pmax −35[dBm]からPmax
−75[dBm]までの低出力状態から送信出力Pout
を増加して行く時は、Pmax −25[dBm]までは高
周波切換スイッチ14、16はバイパス線路17側に接
続され、電力増幅器15は電源オフ状態である。送信出
力Pout がPmax −25[dBm]を超えると、高周波
切換スイッチ14、16が電力増幅器15側に接続され
るとともに、電力増幅器15の電源がオンし、制御電圧
VcがVc5 からVc6 に下がる。ここで、送信出力P
out がからへ上昇している時とからへ下降して
いる時とでは、からおよびからのように、しき
い値に10dB程度の変え幅を持たせてあるのは、しき
い値の近辺であまり頻繁に切り換えを起こさせないよう
にすることと、チャタリングを防止するためである。
【0019】出力レベルの切り換えタイミングは、シス
テムの規格で最小1.25ms毎と決められており、高
周波切換スイッチ14、16の切り換え時間が約10μ
s、利得可変増幅器13の制御応答時間が約20μs、
電力増幅器15の応答時間が約30μsであるので、異
常な過渡的応答は避けることができる。
【0020】また、図2のからおよびからへの
変化は、利得可変増幅器13の利得が、電力増幅器15
の利得分だけ変化するのに相当しており、利得可変増幅
器13の可変量を、電力増幅器15の利得分だけ減らす
ことができ、利得可変増幅器13の設計が容易になる。
【0021】このように、上記第1の実施の形態によれ
ば、電力増幅器15の前後に高周波切換スイッチ14、
16を設け、送信出力を予め定めたしきい値よりも低下
させる制御を行う時は、高周波切換スイッチ14、16
をバイパス線路17側に接続して電力増幅器15をバイ
パスさせるとともに、電力増幅器15の電源をオフにす
るので、消費電流を大幅に節減することができる。ま
た、電力増幅器15を通さないことにより、ディジタル
変調歪の劣化とC/Nの劣化を防止することができる。
【0022】(実施の形態2)次に図3を参照して本発
明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態
が上記した第1の実施の形態と異なるのは、バイパス線
路17の途中に非可逆性のアイソレータ20Aを設けた
ことである。こうすることにより、高周波切換スイッチ
14、16の高周波帯アイソレーションが十分でない場
合、オン動作中の電力増幅器15の出力が、後段の高周
波切換スイッチ16で漏れ、バイパス線路17を戻って
前段の高周波切換スイッチ14から漏れ、再び電力増幅
器15に入力してループ発振するのを防止することがで
きる。
【0023】(実施の形態3)本発明の第3の実施の形
態は、図4に示すように、バイパス線路17の途中に抵
抗減衰器であるアッテネータ20Bを設けたものであ
る。これも上記第2の実施の形態と同様にループ発振を
防止したものであるが、この場合は、図2のからお
よびからへの変化は減衰量の分も含めて変化する。
上記第2の実施の形態では、ループ発振のマージンは十
分にとれるが、部品コストが高いこと、帯域外発振の可
能性という特徴がある。これに対し、本実施の形態で
は、低コストで広帯域に安定化されるが、利得可変ジャ
ンプ量が増すという特徴がある。
【0024】(実施の形態4)本発明の第4の実施の形
態は、図5に示すように、バイパス線路17の途中にア
イソレータ20Aを備え、このアイソレータ20Aの出
力側をサーキュレータ20Cに接続する一方、電力増幅
器15の出力は、後段の高周波切換スイッチ20Dを介
してサーキュレータ20Cに接続されている。サーキュ
レータ20Cの一端子はアンテナ共用器18に接続さ
れ、また高周波切換スイッチ20Dは、可動側接点をサ
ーキュレータ20Cに接続し、2つの固定接点を電力増
幅器15と接地とにそれぞれ接続しサーキュレータ20
Cの端子を電力増幅器側かまたは接地側へ選択的に切り
換えるように接続されている。サーキュレータ20C
は、図示のように時計回り方向に回転しているものとす
る。電力増幅器15を動作させる時は、高周波切換スイ
ッチ20Dを電力増幅器15側へスイッチングして電力
増幅器15とサーキュレータ20Cとを接続し、電力増
幅器15からの送信出力をアンテナ共用器18へ導く。
送信出力をバイパス線路17に通す時は、高周波切換ス
イッチ20Dを接地側へスイッチングしてサーキュレー
タ20Cを接地させる。これにより、アイソレータ20
Aを通った送信出力がサーキュレータ20Cを通って、
グランドにより反射し、再びサーキュレータ20Cを通
ってアンテナ共用器18へ導かれる。
【0025】このように、上記第4の実施の形態によれ
ば、バイパス線路17にアイソレータ20Aを備え、こ
のアイソレータ20Aの出力側をサーキュレータ20C
に接続することにより、サーキュレータの一端子をアン
テナ側に接続するとともに、後段の高周波切換スイッチ
20Dを、サーキュレータ20Cと電力増幅器15また
は接地とに選択的に切り換えるように接続したので、負
荷インピーダンスの変動によって反射波が発生しても、
サーキュレータ20Cの動作によってそれが電力増幅器
15の方へ戻らず、バイパス線路17のアイソレータ2
0Aの方へ進んでそこで消費されるので、負荷変動に強
い回路構成とすることができる。また、後段の高周波切
換スイッチ20Dは、上記した実施の形態における高周
波切換スイッチ16よりも精度の低いものが使用できる
ので、回路を安価に構成することができる。
【0026】(実施の形態5)図6は本発明の第5の実
施の形態における送信出力可変装置の概略構成を示すも
のである。図6において、21は送信すべき信号を発生
するIF信号発振器、22はIF信号変調器、23はI
F帯可変利得増幅器、24はアップコンバータミキサ、
25はローカル信号発振器、26はRF増幅器、27は
前段の高周波切換スイッチ、28は電力増幅器、29は
後段の高周波切換スイッチ、30はバイパス線路、31
はアンテナ共用器、32はアンテナである。また、これ
らの各機能部は図示されないCPU制御部により制御さ
れる。
【0027】本実施の形態における動作も基本的には上
述した第1、第2および第3の実施の形態と同じであ
り、異なるのは、IF信号発振器21から出力されたI
F信号がIF信号変調器22で変調され、IF帯可変利
得増幅器23で送信出力の可変制御が行われた後、その
出力がアップコンバータミキサ24によりローカル発振
器25からの周波数と混合され、さらにRF増幅器26
により増幅されることである。本実施の形態では、上述
した実施の形態に比べて可変利得増幅器23のIC化が
容易となる利点がある。
【0028】(実施の形態6)図7に示す本発明の第6
の実施の形態は、上記した第5の実施の形態におけるR
F増幅器26の代わりにRF帯可変利得増幅器33を設
けたものであり、可変利得増幅器をIF段とRF段とに
分割して配置することにより、アップコンバータミキサ
24のIC化が容易になること、および高いC/Nが得
られる利点がある。
【0029】
【発明の効果】本発明は、上記実施の形態から明らかな
ように、電力増幅器の前後に高周波切換スイッチを設
け、送信出力を予め定めたしきい値よりも低下させる時
は、高周波切換スイッチにより電力増幅器をバイパスさ
せるとともに、電力増幅器の電源をオフにするようにし
たので、携帯電話等の実動作時に大幅な消費電力の節減
が可能となる大きな効果を有する。また、利得可変増幅
器の可変量を、電力増幅器の利得分だけ減らすことがで
き、利得可変増幅器の設計が容易になるという効果を有
する。さらに、電力増幅器を通さないことにより、ディ
ジタル変調歪の劣化とC/Nの劣化を防止するという効
果を有する。
【0030】本発明はまた、高周波切換スイッチのアイ
ソレーションが十分でない場合のバイパス線路によるル
ープ発振についても、バイパス線路にアイソレータまた
は抵抗減衰器を挿入することにより安定化することがで
きる。
【0031】本発明はまた、バイパス線路にアイソレー
タを備え、このアイソレータの出力側をサーキュレータ
に接続することにより、サーキュレータの一端子をアン
テナ側に接続するとともに、後段の高周波切換スイッチ
を、サーキュレータと電力増幅器または接地とに選択的
に切り換えるように接続することにより、負荷変動に強
いかつ安価な回路を構成することができる。
【0032】本発明はまた、キャリア直接変調RF段利
得可変増幅器を備えた構成でも、IF段変調IF利得可
変増幅器を備えた構成でも、IF段変調IF・RF利得
可変増幅器を備えた構成でも、いずれの場合にも適用す
ることができ、それぞれの場合について上記した効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図2】第1の実施の形態における制御電圧Vcと送信
出力Pout の関係を示す特性図
【図3】本発明の第2の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図4】本発明の第3の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図5】本発明の第4の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図6】本発明の第5の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図7】本発明の第6の実施の形態における送信出力可
変装置の概略構成を示すブロック図
【図8】従来例における送信出力可変装置の概略構成を
示すブロック図
【符号の説明】
11 高周波信号発振器 12 変調器 13 可変利得増幅器 14、16 高周波切換スイッチ 15 電力増幅器 17 バイパス線路 18 アンテナ共用器 19 アンテナ 20A アイソレータ 20B アッテネータ 20C サーキュレータ 20D 高周波切換スイッチ 21 IF信号発振器 22 IF信号変調器 23 IF帯可変利得増幅器 24 アップコンバータミキサ 25 ローカル信号発振器 26 RF増幅器 27、29 高周波切換スイッチ 28 電力増幅器 30 バイパス線路 31 アンテナ共用器 32 アンテナ 33 RF帯可変利得増幅器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信出力を可変制御するとともに電力増
    幅器により増幅してアンテナから送出する送信出力可変
    装置において、電力増幅器の前後に設けられた高周波切
    換スイッチと、送信出力を予め定めたしきい値よりも低
    下させる時は、高周波切換スイッチにより電力増幅器を
    バイパスさせるバイパス線路とを備えた送信出力可変装
    置。
  2. 【請求項2】 電力増幅器をバイパスする時は、電力増
    幅器の電源をオフにすることを特徴とする請求項1記載
    の送信出力可変装置。
  3. 【請求項3】 バイパス線路に切り換えるしきい値とな
    る送信出力のレベルを、電力増幅器が動作している時は
    非動作時よりも低いレベルとして出力制御特性にヒステ
    リシスを持たせたことを特徴とする請求項2記載の送信
    出力可変装置。
  4. 【請求項4】 バイパス線路に非可逆素子のアイソレー
    タを備えたことを特徴とする請求項1または2または3
    記載の送信出力可変回路。
  5. 【請求項5】 バイパス線路に抵抗減衰器を備えたこと
    を特徴とする請求項1または2または3記載の送信出力
    可変回路。
  6. 【請求項6】 バイパス線路にはアイソレータを備え、
    このアイソレータの出力側をサーキュレータに接続する
    一方、電力増幅器の出力は、後段の高周波切換スイッチ
    を介してサーキュレータに接続され、高周波切換スイッ
    チは、サーキュレータ端子を電力増幅器側かまたは接地
    側へ選択的に切り換えるように接続されていることを特
    徴とする請求項1または2または3記載の送信出力可変
    回路。
  7. 【請求項7】 電力増幅器前段の高周波切換スイッチの
    前に、高周波信号発振器と変調器と可変利得増幅器とを
    縦続接続した回路を備えたことを特徴とする請求項1か
    ら6のいずれかに記載の送信出力可変装置。
  8. 【請求項8】 電力増幅器前段の高周波切換スイッチの
    前に、IF信号発振器とIF信号変調器とIF帯可変利
    得増幅器とアップコンバータミキサとRF増幅器とを縦
    続接続した回路を備えたことを特徴とする請求項1から
    6のいずれかに記載の送信出力可変装置。
  9. 【請求項9】 電力増幅器前段の高周波切換スイッチの
    前に、IF信号発振器とIF信号変調器とIF帯可変利
    得増幅器とアップコンバータミキサとRF帯可変利得増
    幅器とを縦続接続した回路を備えたことを特徴とする請
    求項1から6のいずれかに記載の送信出力可変装置。
JP7306153A 1995-11-24 1995-11-24 送信出力可変装置 Pending JPH09148852A (ja)

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